第三章 母材的熔化与焊缝(土木)
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原因：熔池金属在电弧力的作用下被排向尾部而 形成沟槽，沟槽处容易产生未熔合；
3.烧穿：熔焊时，熔化金属自焊缝背面流出，形 成穿孔的现象叫做烧穿；
原因： ①焊接电流过大； ②焊速过小； ③间隙、坡口尺寸过大；
4.咬边：熔焊时，在沿着焊趾的母材部位，烧熔 形成凹陷或沟槽的现象叫做咬边；
原因： 大电流、高速焊时比较容易出现咬边； 5.焊瘤：熔焊时，熔化金属流淌到焊缝以外未熔
第三章 母材的熔化与焊缝的成形
第一节 母材的熔化与焊缝的成形 1、母材的熔化和热输入： 1.1母材：被焊的材料（工件、焊件）； 在熔化焊时，组成焊缝的熔化金属有两部分组成： ⅰ由焊丝熔化而得的熔化金属（有时没有此部分） ⅱ由母材熔化而得的熔化金属； 以上两部分熔化金属混合在一起组成熔池，冷却
以后形成焊缝；
1.4熔池的温度：
母材过热熔化形成熔池； 一般熔池的温度比熔滴低200℃左右，但比母
材的熔点高； 例如：钢的熔池的温度为1700~2100℃;（过热
200～600 ℃ ） 铝的熔池的温度为900~1200℃; （过热
2百度文库0～550℃ ） 熔池的温度分布不均匀，如图所示。根据温度
分布情况，可把熔池分为两部分：头部和尾部。
属的高度； 焊趾：焊缝表面与母材交界处；
2.2形状系数：
2.2.1成形系数（φ）： B
H
φ大：则焊缝宽而浅； φ小：则焊缝深而窄； 一般要求φ＞1（B＞H）: 例如：手工电弧焊φ＝1~2；埋弧焊φ＞1.25； 堆焊φ可达到10;
2.2.2焊缝的增高系数（τ）：
B
a
余高存在的优点： ⅰ避免熔池金属收缩时形成缺陷； ⅱ可增大焊缝截面，提高承受静载的能力； 余高存在的缺点：在动载或交变载荷下， 不能起加强作用，反而易于促使脆断； 一般τ ≥4~8;
能；
坡口和间隙对焊缝成形的影响
第四节 焊缝成形的缺陷及产生原因
焊缝成形缺陷常见的有： 未焊透、未熔合、烧穿、咬边、焊瘤等； 1.未焊透：熔焊时，接头根部未完全焊透的现象。 原因： ①焊接电流小； ②焊速过高； ③坡口尺寸不合适； ④焊丝未对准焊缝中心；
2.未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊 道之间，未能完全熔化结合的部分叫做未熔合；
熔池形状示意图 1-电弧 2-液体金属 3-已凝固的焊缝金属
H-熔池深度 B-熔池宽度 L-熔池长度 h-余高
熔池内沿焊缝纵向轴线上的 温度分布示意图
1-熔池头部 2-熔池尾部
2、焊缝的主要尺寸和形状系数：
2.1主要尺寸：如图3-1所示 熔深（H）：在焊缝横截面中，从焊趾连线到
焊缝背面的距离； 熔宽（B）：在焊缝表面两焊趾之间的距离； 余高（a）：焊缝表面焊趾连线上面那部分金
熔池不断的移动和更新，不断的冷却形成焊缝， 所以要获得一条形状和尺寸均完好的焊缝，就 要保证熔池的形状和尺寸不变。而熔池的形状、 尺寸和运动又与母材的熔化有关；
1.2母材的熔化热：
主要是电弧热： 直流正接：用于加热母材的热为PA； 直流反接：用于加热母材的热为PK； 用直流电焊接时，一般可用以下公式计算母材
的热输入：
q=0.24ηIU η:热效率系数 埋弧焊的η最高： η＝0.8~0.9;
1.3熔池的形状：
电弧正下方熔化的液态熔池金属在电弧力 （电磁收缩力、等离子流力等）、熔滴冲击力 的作用下，克服重力和表面张力被推向电弧移 动的后方，并在电弧力、重力和表面张力等共 同作用下保持有一定的液面差，形成了具有一 定形状和尺寸的熔池，如图所示。
2.4工件的倾角： 2.4.1上坡焊：如图所示； 重力有助于熔池金属向尾部排，所以H↑、B↓、 a↑； 上坡焊的倾角α＞6°~12°时，易产生咬边； 2.4.2下坡焊：如图所示； 它使 H↓、B↑、a↓， α过大时，则熔深不足， 焊缝流溢；
2.5坡口和间隙： 当坡口、间隙的尺寸增大时→a↓、γ↓； 可以用此方法控制a、调整熔合比，从而控制性
化的母材上形成金属瘤的现象叫做焊瘤，也叫 做满溢； 原因： ①填充金属过多； ②焊速过低； ③间隙、坡口尺寸小； ④电压过小或焊丝伸出长度过大；
此外，还有凹坑、塌陷等缺陷；
凹坑：焊后在焊缝表面或背面形成的低于母材表 面的局部低洼部分；
塌陷：单面熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成 焊缝金属过量透过背面，使焊缝正面塌陷，背 面凸起的现象叫做塌陷；
2.2.3焊缝的熔合比γ：熔焊中，被熔化的母材部 分在焊缝金属中所占的比例。（用面积代表质量）
Fm
Fm FH
Fm:母材熔化的横截面积； FH:填充金属的横截面积； 可用调整γ来改变焊缝的化学成分，从而调整接 头的性能； 一般0≤γ≤1； γ=0.1~0.85
第二节 焊缝成形的基本规律
1、电弧能量参数对焊缝成形的影响： 1.1焊接电流的影响： 当I↑→H↑、a↑、B基本不变；
2.2焊丝干伸长L干： L干↑ → a↑；（当ρ较大、S较 小、 L干较大时，此种影响就越大）
2.3电极（焊丝）的倾角： 2.3.1前倾：如图所示； 前倾会使H↓、B↑、a↓，并且前倾角度越小，这
一影响越明显；
2.3.2后倾：如图3-18a所示； 后倾与前倾的情况相反，它使H↑、B↓、a↑；
电极倾角对焊缝成形的影响 a) 前倾 b)后倾 c)倾角影响
第五节 焊缝成形的控制
主要考虑平面内直缝的焊接： 1、平焊：主要考虑保证根部的完全焊透，为此
交流埋弧焊电流对焊缝尺寸的影响 电弧电压：36~38V 焊丝直径：5mm
焊速：40m/h
1.2焊接电压的影响： 当U↑→B↑、H↓、a↓; 所以，为了得到合适的焊缝成形，通常在增加焊
接电流的同时，也适当增加焊接电压，使H、 B、a改变均匀；
交流埋弧焊电压对焊缝尺寸的影响
电弧电流 800A 焊丝φ5mm 焊速40m/h
1.3焊接速度V焊： V焊↑→qm/v↓（焊接线能量）→H↓、B↓、a↓； V焊↑→焊接生产率提高；
所以，焊接速度的选择应考虑以上两个方面的 因素综合考虑；
交流埋弧焊焊速对焊缝尺寸的影响
2、其它工艺条件的影响：（I、U、V焊基本不变 的情况下）
2.1焊丝直径ds： ds↓→ H↑、a↑、B↓;
3.烧穿：熔焊时，熔化金属自焊缝背面流出，形 成穿孔的现象叫做烧穿；
原因： ①焊接电流过大； ②焊速过小； ③间隙、坡口尺寸过大；
4.咬边：熔焊时，在沿着焊趾的母材部位，烧熔 形成凹陷或沟槽的现象叫做咬边；
原因： 大电流、高速焊时比较容易出现咬边； 5.焊瘤：熔焊时，熔化金属流淌到焊缝以外未熔
第三章 母材的熔化与焊缝的成形
第一节 母材的熔化与焊缝的成形 1、母材的熔化和热输入： 1.1母材：被焊的材料（工件、焊件）； 在熔化焊时，组成焊缝的熔化金属有两部分组成： ⅰ由焊丝熔化而得的熔化金属（有时没有此部分） ⅱ由母材熔化而得的熔化金属； 以上两部分熔化金属混合在一起组成熔池，冷却
以后形成焊缝；
1.4熔池的温度：
母材过热熔化形成熔池； 一般熔池的温度比熔滴低200℃左右，但比母
材的熔点高； 例如：钢的熔池的温度为1700~2100℃;（过热
200～600 ℃ ） 铝的熔池的温度为900~1200℃; （过热
2百度文库0～550℃ ） 熔池的温度分布不均匀，如图所示。根据温度
分布情况，可把熔池分为两部分：头部和尾部。
属的高度； 焊趾：焊缝表面与母材交界处；
2.2形状系数：
2.2.1成形系数（φ）： B
H
φ大：则焊缝宽而浅； φ小：则焊缝深而窄； 一般要求φ＞1（B＞H）: 例如：手工电弧焊φ＝1~2；埋弧焊φ＞1.25； 堆焊φ可达到10;
2.2.2焊缝的增高系数（τ）：
B
a
余高存在的优点： ⅰ避免熔池金属收缩时形成缺陷； ⅱ可增大焊缝截面，提高承受静载的能力； 余高存在的缺点：在动载或交变载荷下， 不能起加强作用，反而易于促使脆断； 一般τ ≥4~8;
能；
坡口和间隙对焊缝成形的影响
第四节 焊缝成形的缺陷及产生原因
焊缝成形缺陷常见的有： 未焊透、未熔合、烧穿、咬边、焊瘤等； 1.未焊透：熔焊时，接头根部未完全焊透的现象。 原因： ①焊接电流小； ②焊速过高； ③坡口尺寸不合适； ④焊丝未对准焊缝中心；
2.未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊 道之间，未能完全熔化结合的部分叫做未熔合；
熔池形状示意图 1-电弧 2-液体金属 3-已凝固的焊缝金属
H-熔池深度 B-熔池宽度 L-熔池长度 h-余高
熔池内沿焊缝纵向轴线上的 温度分布示意图
1-熔池头部 2-熔池尾部
2、焊缝的主要尺寸和形状系数：
2.1主要尺寸：如图3-1所示 熔深（H）：在焊缝横截面中，从焊趾连线到
焊缝背面的距离； 熔宽（B）：在焊缝表面两焊趾之间的距离； 余高（a）：焊缝表面焊趾连线上面那部分金
熔池不断的移动和更新，不断的冷却形成焊缝， 所以要获得一条形状和尺寸均完好的焊缝，就 要保证熔池的形状和尺寸不变。而熔池的形状、 尺寸和运动又与母材的熔化有关；
1.2母材的熔化热：
主要是电弧热： 直流正接：用于加热母材的热为PA； 直流反接：用于加热母材的热为PK； 用直流电焊接时，一般可用以下公式计算母材
的热输入：
q=0.24ηIU η:热效率系数 埋弧焊的η最高： η＝0.8~0.9;
1.3熔池的形状：
电弧正下方熔化的液态熔池金属在电弧力 （电磁收缩力、等离子流力等）、熔滴冲击力 的作用下，克服重力和表面张力被推向电弧移 动的后方，并在电弧力、重力和表面张力等共 同作用下保持有一定的液面差，形成了具有一 定形状和尺寸的熔池，如图所示。
2.4工件的倾角： 2.4.1上坡焊：如图所示； 重力有助于熔池金属向尾部排，所以H↑、B↓、 a↑； 上坡焊的倾角α＞6°~12°时，易产生咬边； 2.4.2下坡焊：如图所示； 它使 H↓、B↑、a↓， α过大时，则熔深不足， 焊缝流溢；
2.5坡口和间隙： 当坡口、间隙的尺寸增大时→a↓、γ↓； 可以用此方法控制a、调整熔合比，从而控制性
化的母材上形成金属瘤的现象叫做焊瘤，也叫 做满溢； 原因： ①填充金属过多； ②焊速过低； ③间隙、坡口尺寸小； ④电压过小或焊丝伸出长度过大；
此外，还有凹坑、塌陷等缺陷；
凹坑：焊后在焊缝表面或背面形成的低于母材表 面的局部低洼部分；
塌陷：单面熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成 焊缝金属过量透过背面，使焊缝正面塌陷，背 面凸起的现象叫做塌陷；
2.2.3焊缝的熔合比γ：熔焊中，被熔化的母材部 分在焊缝金属中所占的比例。（用面积代表质量）
Fm
Fm FH
Fm:母材熔化的横截面积； FH:填充金属的横截面积； 可用调整γ来改变焊缝的化学成分，从而调整接 头的性能； 一般0≤γ≤1； γ=0.1~0.85
第二节 焊缝成形的基本规律
1、电弧能量参数对焊缝成形的影响： 1.1焊接电流的影响： 当I↑→H↑、a↑、B基本不变；
2.2焊丝干伸长L干： L干↑ → a↑；（当ρ较大、S较 小、 L干较大时，此种影响就越大）
2.3电极（焊丝）的倾角： 2.3.1前倾：如图所示； 前倾会使H↓、B↑、a↓，并且前倾角度越小，这
一影响越明显；
2.3.2后倾：如图3-18a所示； 后倾与前倾的情况相反，它使H↑、B↓、a↑；
电极倾角对焊缝成形的影响 a) 前倾 b)后倾 c)倾角影响
第五节 焊缝成形的控制
主要考虑平面内直缝的焊接： 1、平焊：主要考虑保证根部的完全焊透，为此
交流埋弧焊电流对焊缝尺寸的影响 电弧电压：36~38V 焊丝直径：5mm
焊速：40m/h
1.2焊接电压的影响： 当U↑→B↑、H↓、a↓; 所以，为了得到合适的焊缝成形，通常在增加焊
接电流的同时，也适当增加焊接电压，使H、 B、a改变均匀；
交流埋弧焊电压对焊缝尺寸的影响
电弧电流 800A 焊丝φ5mm 焊速40m/h
1.3焊接速度V焊： V焊↑→qm/v↓（焊接线能量）→H↓、B↓、a↓； V焊↑→焊接生产率提高；
所以，焊接速度的选择应考虑以上两个方面的 因素综合考虑；
交流埋弧焊焊速对焊缝尺寸的影响
2、其它工艺条件的影响：（I、U、V焊基本不变 的情况下）
2.1焊丝直径ds： ds↓→ H↑、a↑、B↓;